AT390287B

AT390287B - METHOD AND DEVICE FOR CALENDARING A PAPER SHEET

Info

Publication number: AT390287B
Application number: AT0376185A
Authority: AT
Inventors: Ronald D Agronin; Paul J Klemmer
Original assignee: Waertsilae Oy Ab
Priority date: 1985-01-04
Filing date: 1985-12-27
Publication date: 1990-04-10
Also published as: SE8600005D0; SE8600005L; FI860051A0; DE3600033A1; FI860051A; ATA376185A; FI74066B; CA1264588A; US4606264A; SE466757B

Description

Nr. 390 287No. 390 287

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Kalandrieren einer Papierbahn, um eine hoch glänzende, glatte Bahn von im wesentlichen konstanter Dichte und mit minimaler Marmorierung zu erhalten, bei welchem Verfahren wenigstens ein Walzenspalt für jede Fläche der zu kalandrierenden Bahn vorgesehen wird, zur Bildung des Walzenspaltes eine Stahlwalze und eine nachgiebige Walze eingesetzt werden und die Bahn durch jeden Walzenspalt geführt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for calendering a paper web in order to obtain a high gloss, smooth web of substantially constant density and with minimal marbling, in which method at least one nip is provided for each surface of the web to be calendered to form the nip one Steel roller and a compliant roller are used and the web is passed through each nip, and an apparatus for performing the method.

Es gibt verschiedene Arten von Kalandrierungsvorgängen. Eine Art, bekannt als Superkalandrierung, besteht darin, eine Bahn nacheinander durch eine Reihe von Walzenspalten zu führen, die durch Paare von Eisenwalzen und gefüllten Walzen gebildet werden. Der Ausdruck Superkalandrierung wird verwendet, da acht oder mehr derartiger Walzenspalte vorhanden sein können, durch die die Bahn hindurchtritt. Superkalandrierung kann der Bahn nützliche Eigenschaften geben, einschließlich verbessertem Glanz, Dichte, Glattheit und dgl.There are different types of calendering processes. One type, known as supercalendering, is to pass a web sequentially through a series of nips formed by pairs of iron rolls and filled rolls. The term supercalendering is used because there may be eight or more such nips through which the web passes. Supercalendering can give useful properties to the web, including improved gloss, density, smoothness and the like.

Eine andere Art von Kalandrierung ist der Ein- oder Doppeldurchtrittskalander, bei dem relativ wenige Walzenspalte durch Paare von Eisenwalzen verwendet werden, so z. B. ein oder zwei Walzenspalte. Eine derartige Kalandrierung ist für einige Papierarten zufriedenstellend, ist jedoch nicht zur Herstellung von Papier mit hohem Glanz und hoher Glätte für Qualitätsdruck geeignetAnother type of calendering is the single or double pass calender, in which relatively few nips are used by pairs of iron rolls, e.g. B. one or two nips. Such calendering is satisfactory for some types of paper, but is not suitable for producing paper with high gloss and high smoothness for quality printing

Wenn möglich, so würde es selbstverständlich bevorzugt werden, eine Bahn durch möglichst wenige Walzenspalte hinduichzuführen, um die gewünschten Eigenschaften, die für den Qualitätsdruck notwendig sind, zu erreichen.If possible, it would of course be preferred to guide a web through as few nips as possible in order to achieve the desired properties which are necessary for quality printing.

Eine durch viele Walzenspalte hindurchtretende Bahn wird ständig weniger geeignet, zusätzliche Bearbeitung ohne Brechen, Reißen, Springen usw. zu tolerieren. Infolgedessen wäre es äußerst erwünscht, ein Qualitätspapier ohne der Notwendigkeit, eine Bahn superzukalandrieren, herzustellen. Kurz gesagt, es wäre erwünscht, ein Qualitätspapier durch einen Kalandrierungsvorgang zu erzeugen, der nur einige wenige Walzenspalte, z. B. zwei oder weniger, aufweistA web that passes through many nips becomes less and less suitable to tolerate additional processing without breaking, tearing, jumping, etc. As a result, it would be highly desirable to produce quality paper without the need to supercalender a web. In short, it would be desirable to produce a quality paper by a calendering process that only has a few nips, e.g. B. two or less

Aus dem Stand der Technik ist es bekannt, eine Bahn mit einem Temperaturgradienten zu kalandrieren, um einen verbesserten Glanz, Glätte, Festigkeit und Farbübertragungseigenschaften zu erreichen. Dies ist in einem Artikel R.H. Crotogino beschrieben, veröffentlich im Tappi Journal vom Oktober 1982, auf den Seiten 97 bis 101. Der Crotogino-Artikel beschreibt einen Kalandrierungsvorgang, bei dem eine Bahn durch zwei Walzenspalte geführt wird, die durch beheizte Eisenwalzen gebildet werden. Die Walzen werden auf eine Temperatur von etwa 210 °C (410 °F) erwärmt. Mit Temperaturgradientkalandrierung ist gemeint, daß es hier einen merklichen Unterschied zwischen Temperaturen gibt, denen die Bahnoberfläche und das Bahninnere ausgesetzt werden. Wenn daher eine relativ kalte Bahn mit sehr heißen Eisenwalzen in Berührung kommt, so besteht ein beträchtliches Temperaturdifferential zwischen der Oberfläche der Bahn und dem Innenteil. Wenn die Bahn durch die Walzenspalte der erhitzten Walzen zusammengedrückt wird, so wird die heiße äußere Bahnoberfläche mehr deformiert als das Innere, wodurch sich eine glattere, glänzendere Bahn ergibt, die eine höhere Festigkeit und eine bessere Farbübertragungsfähigkeit hat als Bahnen, die bei mäßiger Temperatur maschinenkalandriert werden. Crotogino behauptet, daß Walzenspalttemperaturgradientkalandrierung sich der Qualität nähert, die man durch Superkalandrierung hinsichtlich Glätte und Glanz erreichtIt is known from the prior art to calender a web with a temperature gradient in order to achieve improved gloss, smoothness, strength and ink transfer properties. This is described in an article by R.H. Crotogino, published in the October 1982 Tappi Journal, pages 97-101. The Crotogino article describes a calendering process in which a web is passed through two nips formed by heated iron rolls. The rollers are heated to a temperature of about 210 ° C (410 ° F). By temperature gradient calendering it is meant that there is a noticeable difference between temperatures to which the web surface and the web interior are exposed. Therefore, when a relatively cold web comes into contact with very hot iron rolls, there is a considerable temperature differential between the surface of the web and the inner part. When the web is compressed by the nips of the heated rolls, the hot outer web surface is deformed more than the interior, resulting in a smoother, glossier web that has higher strength and better ink transfer capability than webs that machine-calender at moderate temperature will. Crotogino claims that nip temperature gradient calendering approaches the quality achieved by supercalendering for smoothness and gloss

Die Crotoginoanordnung ergibt eine konstante Dicke der Bahn, jedoch nicht eine konstante Dichte. Der Grund liegt hauptsächlich in der Starrheit der erwärmten Eisenwalzen. Das Fehlen der Dichtesteuerung ergibt eine Marmorierung der Bahn. Mit Marmorierung ist gemeint, daß Abweichungen, die der Bahn eigen sind (hohe und tiefe Stellen) vom Walzenspalt nicht in gleichem Maß behandelt werden. Es werden so die hohen Stellen glänzender und glatter als die tiefen Stellen, die nicht der gleichen Temperatur und dem gleichen Druck ausgesetzt sind.The Crotogino arrangement gives a constant web thickness, but not a constant density. The main reason is the rigidity of the heated iron rollers. The lack of density control results in the marbling of the web. Marbling means that deviations that are inherent to the web (high and low points) from the nip are not treated to the same extent. In this way, the high points become glossier and smoother than the low points, which are not exposed to the same temperature and pressure.

Es ist erwünscht, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die die Vorteile der Temperaturgradientkalandrierung - wenige Walzenspalte - hat, jedoch Hochqualitätsbahnen ohne Marmorierung erzeugen können.It is desirable to provide a method and apparatus which has the advantages of temperature gradient calendering - few nips - but which can produce high quality webs without marbling.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und eine verbesserte Vorrichtung für die Temperaturgradientkalandrierung zu schaffen, die die Vorteile der Temperaturgradientkalandrierung, d. h. wenige Walzenspalte haben, wobei gleichzeitig eine Hochqualitätsbahn mit konstanter Dicke und geringer oder gar keiner Marmorierung erzeugt wird.It is therefore an object of the present invention to provide an improved method and an improved device for temperature gradient calendering, which takes advantage of temperature gradient calendering, i. H. have few nips, at the same time producing a high quality web with constant thickness and little or no marbling.

Es ist weiters Aufgabe der Erfindung, ein Temperaturgradientkalandrierungsverfahren mit zwei Walzenspalten und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine beheizte Eisenwalze zusammen mit einer unbeheizten nachgiebigen Walze verwendet, wodurch beide Seilen einer Bahn behandelt werden können.It is a further object of the invention to provide a temperature gradient calendering process with two nips and an apparatus using a heated iron roll together with an unheated compliant roll, whereby both ropes of a web can be treated.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Temperaturgradientkalandrierungsverfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die eine ballige, nachgiebige Steuerwalze verwenden, um die Qualität des Glättvorganges maximal zu machen.Another object of the invention is to provide a temperature gradient calendering method and apparatus using a spherical, compliant control roller to maximize the quality of the smoothing process.

Das Verfahren zur Lösung aller dieser Aufgaben ist dadurch gekennzeichnet, a) daß man zum Kompensieren von Bahnänderungen, Walzenabnutzung, heißen Stellen und dgl. das Profil der nachgiebigen Walze durch ein hydraulisches Servosystem mit einer Pumpe zum Zuführen von Öl zu ausgewählten Walzenelementen ändert, um eine im wesentlichen konstante Dichte der Bahn zu gewährleisten und die Marmorierung im wesentlichen zu beseitigen, und b) daß man die Stahlwalze auf eine Temperatur von wenigstens 177 °C erwärmt, die ausreicht, die Oberflächenfasem in der Papierbahn zu verformen, jedoch geringer ist als die Temperatur, die notwendig ist, um -2-The method for solving all of these problems is characterized in that a) that to compensate for web changes, roll wear, hot spots and the like. The profile of the compliant roll is changed by a hydraulic servo system with a pump for supplying oil to selected roll elements by one to ensure substantially constant web density and substantially eliminate marbling, and b) heating the steel roller to a temperature of at least 177 ° C sufficient to deform the surface fibers in the paper web but less than the temperature that is necessary to -2-

Nr. 390 287 die inneren Fasern zu verformen, wodurch die inneren Fasern relativ kühler und im wesentlichen unverändert bleiben. Gemäß einem weiteren Kennzeichen der Erfindung wird die Stahlwalze auf eine Temperatur im Bereich von 177 bis 200 °C erwärmt. Bei der Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens hat erfindungsgemäß die nachgiebige Walze ein veränderbares Profil, wobei die Stahlwalze beheizbar ist.No. 390,287 to deform the inner fibers, thereby keeping the inner fibers relatively cooler and essentially unchanged. According to a further characteristic of the invention, the steel roller is heated to a temperature in the range from 177 to 200 ° C. According to the invention, in the device for carrying out the method, the flexible roller has a changeable profile, the steel roller being heatable.

Die Erfindung kombiniert die Vorteile der Superkalandrierung mit den Vorteilen der Temperaturgradientkalandrierung, wodurch relativ wenige Walzenspalte benötigt werden, um eine Bahn mit verbessertem Glanz, Glätte und Farbübertragungseigenschaften zu erzeugen, wohingegen gleichzeitig Qualitäten vorgesehen sind, die sonst nur mit der Superkalandrierung erreichbar sind. Dies wird durch Verwendung von zwei Walzenpaaren erreicht, die zwei Walzenspalte bilden (vorausgesetzt beide Seiten der Bahn sind zu behandeln). Der erste Walzenspalt verwendet eine beheizte Eisenwalze und eine unbeheizte, nachgiebige Walze. Der zweite Walzenspalt besitzt das gleiche Walzenpaar, jedoch in umgekehrter Lage, um die andere Seite der Bahn zu behandeln. Die Eisenwalzen werden auf eine Temperatur von wenigetens 177 °C (350 °F) erwärmt; dies ist die ungefähre Temperatur, bei der Zellulosefasem in der Bahn zu erweichen und zu deformieren beginnen. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann die nachgiebige Walze, die aus Nomex oder einem anderen verfügbaren, elastischen Material bestehen kann, ein Zonensteuerungssystem beinhalten. Mit einer Zonensteuenmg ist gemeint, daß die ballige Geometrie verändert werden kann, um heiße Stellen zu beseitigen, die durch Änderungen im Bahnprofil oder in den Walzen aufgrund von Abnutzung oder Beschädigung hervorgerufen werden.The invention combines the advantages of supercalendering with the advantages of temperature gradient calendering, which means that relatively few nips are required to produce a web with improved gloss, smoothness and ink transfer properties, while at the same time providing qualities that are otherwise only achievable with supercalendering. This is achieved by using two pairs of rollers that form two nips (provided both sides of the web are to be treated). The first nip uses a heated iron roll and an unheated, compliant roll. The second nip has the same pair of rollers, but in the opposite position to treat the other side of the web. The iron rolls are heated to a temperature of at least 177 ° C (350 ° F); this is the approximate temperature at which cellulose fibers in the web begin to soften and deform. In a preferred embodiment of the invention, the compliant roller, which may be made of Nomex or other available resilient material, may include a zone control system. Zone control means that the spherical geometry can be changed to remove hot spots caused by changes in the web profile or in the rollers due to wear or damage.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben.The invention will now be described, for example, with reference to the drawings.

Fig. 1 ist die Wiedergabe einer Ausbildung, die in dem Crotogino-Artikel auftritt, auf den bei der Grundlage der Beschreibung Bezug genommen worden ist.Fig. 1 is a representation of an education that occurs in the Crotogino article referred to in the basis of the description.

Fig. 2 ist ein schematisches Diagramm einer Vorrichtung, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß der Erfindung geeignet ist.Figure 2 is a schematic diagram of an apparatus suitable for carrying out the method according to the invention.

Fig. 3 ist eine Ansicht einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Verwendung einer einstellbaren, balligen, nachgiebigen Walze.Figure 3 is a view of a preferred embodiment of the invention using an adjustable, spherical, compliant roller.

Fig. 4 ist eine Zeichnung, die die Art und Weise anzeigt, in der die einstellbare, ballige Steuerwalze arbeitetFig. 4 is a drawing indicating the manner in which the adjustable, spherical control roller works

Die Erfindung betrifft Temperaturgradientkalandrierung. Diese Technik beinhaltet die Verwendung von Hochtemperaturwalzen zum Kalandrieren der Bahn, wobei die Temperaturen weit über der Temperatur der Bahn vor dem Eintritt in den kalandrierenden Walzenspalt sind.The invention relates to temperature gradient calendering. This technique involves the use of high temperature rolls to calender the web, the temperatures being well above the temperature of the web prior to entering the calendering nip.

Bei Standardkalandrierungsvorgängen, ob nun Maschinenkalander oder Superkalander verwendet werden, ist die maximale Arbeitstemperatur gewöhnlich nicht mehr als 93 °C (200 °F). Diese Temperatur wird durch Erwärmen der Eisenwalzen erzeugt, die wenigstens eine der beiden Walzen für jeden Walzenspalt bilden. In einigen Fällen liegt die Stahlwalze einer nachgiebigen Walze gegenüber, die während längerer Betätigung des Kalanders selbst so heiß oder noch heißer wie die Stahlwalze werden kann. Maschinenkalandrierung (wenige Walzenspalte) kann kein hohes Glanzpapier mit konstanter Dichte herstellen. Wenn ein höherer Glanz erwünscht wird, so ist es notwendig, einen Superkalander mit einer Vielzahl von Walzenspalten (in der Größenordnung von 9 bis 11) zu verwenden, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Dies hat jedoch einen nachteiligen Einfluß auf die Masse und bedingt natürlich teure Maschinen in einer sekundären Bearbeitung.In standard calendering processes, whether machine calender or supercalender are used, the maximum working temperature is usually no more than 93 ° C (200 ° F). This temperature is generated by heating the iron rolls, which form at least one of the two rolls for each roll nip. In some cases, the steel roller faces a resilient roller that can become as hot or even hotter than the steel roller during prolonged operation of the calender. Machine calendering (few nips) cannot produce high gloss paper with constant density. If a higher gloss is desired, it is necessary to use a super calender with a large number of nips (on the order of 9 to 11) in order to achieve the desired result. However, this has an adverse effect on the mass and of course requires expensive machines in a secondary processing.

Im Gegensatz verwendet die Temperaturgradientkalandrierung nur einen oder zwei Walzenspalte, die einen hohen Glanz ohne Verlust an Körper erreichen können. Weiters kann dies gegebenenfalls "an der Maschine" durchgeführt werden, d. h. direkt, wenn die Bahn aus der Papierherstellungsmaschine kommt und nicht bei einer zweiten Behandlung einer bestehenden Bahn, wie dies im Falle der Superkalandrierung der Fall ist. Bei der Temperaturgradientkalandrierung können eine oder beide der einen Walzenspalt bildenden Walzen auf eine Temperatur von wenigstens 177 °C (350 °F) erwärmt werden. Diese Temperatur ist kritisch, hängt jedoch von der "Fließtemperatur" der jeweiligen Fasern der Bahn ab. Um eine wirksame Temperaturgradientkalandrierung zu erreichen, muß die Walzenspalttemperatur ausreichend sein, damit die Oberflächenfasern der Bahn deformiert werden.In contrast, the temperature gradient calendering uses only one or two nips, which can achieve a high gloss without loss of body. Furthermore, this can possibly be " on the machine " be carried out, d. H. directly when the web comes out of the papermaking machine and not during a second treatment of an existing web, as is the case with supercalendering. In temperature gradient calendering, one or both of the rolls forming a nip can be heated to a temperature of at least 177 ° C (350 ° F). This temperature is critical, but depends on the " flow temperature " of the respective fibers of the web. In order to achieve an effective temperature gradient calendering, the nip temperature must be sufficient for the surface fibers of the web to be deformed.

Temperaturgradientkalandrierung mit zwei beheizten Stahlwalzen ist in dem erwähnten Stand der Technik gemäß Crotogino beschrieben. Fig. 1 ist eine Wiedergabe einer Abbildung aus dem Crotogino-Hinweis und zeigt den Temperturgradientenunterschied zwischen gewöhnlichem Kalandrieren und Temperaturgradientkalandrieren. Wie aus der linken Seite der Abbildung ersehen werden kann, ist bei der üblichen Kalandrierung der Temperaturunterschied zwischen den Kalanderwalzen und dem Papier sowie auch die Temperaturveränderung über die Dicke der Bahn klein. Der Walzenspaltdruck verformt die gesamte Bahn gleichmäßig über ihre Dicke im Ergebnis. Ein hoher Glanz bedingt daher viele Walzenspalte und ergibt einen Verlust an Bahnkörper.Temperature gradient calendering with two heated steel rollers is described in the mentioned prior art according to Crotogino. Fig. 1 is a reproduction of an image from the Crotogino reference and shows the temperature gradient difference between ordinary calendering and temperature gradient calendering. As can be seen from the left-hand side of the figure, the temperature difference between the calender rolls and the paper, as well as the temperature change over the thickness of the web, is small in the usual calendering. The nip pressure deforms the entire web evenly across its thickness as a result. A high gloss therefore causes many nips and results in a loss of web body.

Im Falle der Temperaturgradientkalandrierung wird die Bahn mit sehr heißen Kalanderwalzen in Berührung gebracht, wobei der gezeigte, hohe Temperaturgradient zwischen der Oberfläche und dem mittleren Teil der Bahn erzeugt wird. Der Spaltdruck an den heißeren Oberflächen der Bahn läßt diese mehr verformen als den mittleren Teil der Bahn, wodurch sich mit geringem Körperverlust ein verbesserter Glanz ergibtIn the case of temperature gradient calendering, the web is brought into contact with very hot calender rolls, the high temperature gradient shown being generated between the surface and the central part of the web. The nip pressure on the hotter surfaces of the web deforms it more than the central part of the web, which results in an improved gloss with little body loss

Crotogino stellt daher eine Verbesserung dar, da Hochglanz mit nur wenigen Walzenspalten erreicht werden kann. Das Verfahren von Crotogino mit zwei beheizten Stahlwalzen erzeugt jedoch eine Bahn mit einer konstanten Dicke, jedoch nicht konstanter Dichte aufgrund der unvermeidlichen Änderungen (hohe und niedere Stellen) in der Bahn. Die Technik von Crotogino ergibt somit, obwohl sie einen höheren, mittleren Glanz -3-Crotogino is therefore an improvement because high gloss can be achieved with just a few nips. However, the Crotogino process with two heated steel rolls creates a web of constant thickness but not constant density due to the inevitable changes (high and low places) in the web. The Crotogino technology therefore, although it has a higher, medium gloss -3-

Nr. 390 287 erzeugt, eine marmorierte Bahn, bei der einige Teile der Bahn glänzender sind als andere. Dieser Effekt kann mit den Druckvorgängen aufeinander einwirken, indem Änderungen der Farbübertragung und schließlich der Lesbarkeit des Papiers hervorgerufen werden.No. 390 287 produces a marbled sheet, in which some parts of the sheet are shinier than others. This effect can interact with the printing process by causing changes in the color transfer and ultimately the legibility of the paper.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird der Vorteil der Hochtemperaturkalandrierung - höherer Glanz mit weniger Walzenspalten - jedoch ohne Marmorierung erreicht Die vorliegende Erfindung verwendet wenigstens einen Walzenspalt der durch eine beheizte Stahlwalze und eine elastische oder nachgiebige Walze gebildet wird. Wenn nur eine Seite der Bahn kalandriert werden muß, ist ein einziger Walzenspalt ausreichend. Wenn beide Seiten einer Bahn kalandriert werden sollen, werden zwei Walzenspalte benötigt. Wenn eine weitere Verbesserung der Bahn gewünscht wird, kann Papierkalandrierung mit drei oder mehr Walzenspalten notwendig sein.According to the present invention, the advantage of high temperature calendering - higher gloss with fewer nips - but without marbling is achieved. The present invention uses at least one nip formed by a heated steel roller and an elastic or resilient roller. If only one side of the web needs to be calendered, a single nip is sufficient. If both sides of a web are to be calendered, two nips are required. If further web improvement is desired, paper calendering with three or more nips may be necessary.

Zur Darstellung der Erfindung zeigt Fig. 2 eine Doppelwalzenspaltanordnung zur Durchführung der Erfindung. In Fig. 2 ist eine Tragsäule (10) mit zwei Walzenpaaren vorgesehen, die einen ersten Walzenspalt (12) und eine zweiten Walzenspalt (14) bilden, durch die eine Bahn (16) hindurchgehL Der Walzenspalt (12) wird durch eine beheizte Stahlwalze (18) und eine unbeheizte, nachgiebige Walze (20) gebildet. Der Walzenspalte (14) ist in ähnlicher Weise durch eine Stahlwalze (22) und eine nachgiebige Walze (24) gebildet. Es sei jedoch bemerkt, daß die relativen Lagen der Stahlwalze und der nachgiebigen Walze verdreht sind, so daß beide Oberflächen der Bahn (16) behandelt werden. Gemäß der Erfindung werden die Stahlwalzen (18) und (22) auf die notwendige Temperatur erwärmt, bei der die Fasern der Bahnoberfläche sich zu verformen beginnen. Dies ist im ungefähren Bereich von 177 °C bis 204 °C (350 °F bis 400 °F). Die nachgiebigen Walzen (20) und (24) können aus einer Vielzahl elastischer Materialien hergestellt sein, wie z. B. Nomex, papiergefüllte Walzen und dgl. Sie sind nicht beheizt, obwohl sie aufgrund der Wärmeübertragung von der Stahlwalze ziemlich heiß werden.To illustrate the invention, FIG. 2 shows a double roll nip arrangement for carrying out the invention. In Fig. 2 a support column (10) is provided with two pairs of rollers, which form a first nip (12) and a second nip (14) through which a web (16) passes. The nip (12) is driven by a heated steel roller ( 18) and an unheated, flexible roller (20) is formed. The nip (14) is similarly formed by a steel roller (22) and a resilient roller (24). However, it should be noted that the relative positions of the steel roller and the compliant roller are twisted so that both surfaces of the web (16) are treated. According to the invention, the steel rollers (18) and (22) are heated to the necessary temperature at which the fibers of the web surface begin to deform. This is in the approximate range of 177 ° C to 204 ° C (350 ° F to 400 ° F). The compliant rollers (20) and (24) can be made from a variety of elastic materials, such as. B. Nomex, paper-filled rollers and the like. They are not heated, although they get quite hot due to the heat transfer from the steel roller.

Da sich die nachgiebigen Walzen an die Änderungen der Bahn anpassen, wird der Marmorierungseffekt gemäß der Technik von Crotogino vermieden. Die vorliegende Erfindung ist geeignet, einen hohen Glanz bei einer gewählten, konstanten Dichte herzustellen. Der Glanz auf der Bahn ist relativ gleichmäßig und die Dichte der Bahn ist im wesentlichen konstant. Mit Bezug zur folgenden Tabelle sind Vergleichsdaten für übliches Superkalandrieren, die Crotogino-Methode und die vorliegende Erfindung gezeigt:Because the compliant rollers adapt to changes in the web, the marbling effect according to the Crotogino technique is avoided. The present invention is suitable for producing a high gloss with a chosen, constant density. The gloss on the web is relatively even and the density of the web is essentially constant. With reference to the following table, comparison data for conventional supercalendering, the Crotogino method and the present invention are shown:

Tabelle 1Table 1

Beschichtetes PapierCoated paper

Gardner Glanz Filz_DrahtGardner shine felt_wire

Druckfläche (Rauheit)Printing area (roughness)

Filz_ DrahtFelt_ wire

Supeikalander (9 Walzenspalte) 87 Crotogino 2 beheizte Stahlwalzen (1 Durchgang) 72 vorliegende Erfindung 1 beheizte Stahlwalze 1 nachgiebige Walze (2 Durchgänge) 82 82 1,21 1,59 70 1,90 2,20 81 1,47 1,69 -4-Supeikalander (9 nips) 87 Crotogino 2 heated steel rolls (1 pass) 72 present invention 1 heated steel roll 1 compliant roll (2 passes) 82 82 1.21 1.59 70 1.90 2.20 81 1.47 1.69 - 4-

Nr. 390 287No. 390 287

Tabelle 2 ZeitungsdruckTable 2 Newspaper printing

Gardner Glanz Filz_DrahtGardner shine felt_wire

Druckfläche (Rauheit) Filz DrahtPrint area (roughness) felt wire

Supeikalander (9 Walzenspalte) Crotogino 2 beheizte Stahlwalzen (1 Durchtritt) vorliegende Erfindung 1 beheizte Stahlwalze 1 nachgiebige Walze (2 Durchtritte) 27 35 26 24 33 35 2,13 2,06 3,47 3,51 2,41 2,40Supeikalander (9 nips) Crotogino 2 heated steel rolls (1 pass) present invention 1 heated steel roll 1 compliant roll (2 passes) 27 35 26 24 33 35 2.13 2.06 3.47 3.51 2.41 2.40

Wie aus der Tabelle ersehen werden kann, ergibt die vorliegende Erfindung ein Produkt mit ausgezeichnetem Glanz und einer Paiker-Drackfläche (ein Maß für Rauheit). Bei der Betrachtung der Daten muß beachtet weiden, daß genaue Vergleiche schwierig durchzuführen sind, und zwar aufgrund des Unterschiedes der Papierbahnen von Probe zu Probe, geringe Unterschiede in den Untersuchungsvorgängen und die Fehlerbegrenzungen der Meßtechniken. Trotzdem kann man aus den Daten in geeigneter Weise schließen, daß die vorliegende Erfindung eine ausgezeichnete Bahn ergibt, die mit der Superkalandrierung vergleichbar ist und im wesentlichen besser ist als die Temperaturgradientkalandrierung, die man mit der Technik von Crotogino erhält, wobei das Marmorierungsproblem vermieden wird.As can be seen from the table, the present invention provides a product with excellent gloss and a Paiker coverage area (a measure of roughness). When looking at the data, it must be noted that accurate comparisons are difficult to make due to the difference in paper webs from sample to sample, slight differences in the examination procedures, and the error limitations of the measurement techniques. Nevertheless, it can be conveniently concluded from the data that the present invention provides an excellent web comparable to supercalendering and substantially better than the temperature gradient calendering obtained with Crotogino's technique while avoiding the marbling problem.

In der Fig. 3 ist eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung dargestellt. In Fig. 3 sind die Elemente, die mit der Fig. 2 identisch sind, ähnlich bezeichnet. Diese Ausführungsform der Erfindung verwendet speziell konstruierte, nachgiebige Walzen (30) und (32), die eine veränderbare Umfangssteuerung haben. Veränderbare Umfangssteuerwalzen können ihr Profil über die Querrichtung der Bahn einstellen, um heiße Stellen zu beseitigen, die durch ungleiche Abnützung der Walzen, ungleiche Belastung (Walzenspaltdruck) oder andere Faktoren, denen man normalerweise beim Kalandriervorgang begegnet, hervorgerufen werden. Beim Stand der Technik sind veränderbare Walzen normalerweise Stahlwalzen. Für die Zwecke der vorliegenden Erfindung jedoch ist es erwünscht, eine nachgiebige Walze mit veränderbaren Oberflächenmöglichkeiten zu haben. Dies ist notwendig, da die bestehenden, veränderbaren Walzen nicht auf die hohen Temperaturen 177 bis 204 °C (350 - 400 °F) erwärmt werden können, die notwendig sind, um das Temperaturgradientkalandrieren gemäß der vorliegenden Erfindung durchzuführen.3 shows a preferred embodiment of the invention. In Fig. 3, the elements that are identical to Fig. 2 are similarly labeled. This embodiment of the invention uses specially designed, compliant rollers (30) and (32) which have variable circumferential control. Changeable circumferential control rolls can adjust their profile across the cross direction of the web to eliminate hot spots caused by uneven wear on the rolls, uneven loading (nip pressure), or other factors normally encountered during the calendering process. In the prior art, changeable rolls are usually steel rolls. However, for the purposes of the present invention, it is desirable to have a compliant roll with variable surface options. This is necessary because the existing changeable rolls cannot be heated to the high temperatures of 177 to 204 ° C (350-400 ° F) necessary to perform the temperature gradient calendering in accordance with the present invention.

Wie in Fig. 4 dargestellt, ist die nachgiebige Rolle eine Walze mit veränderbarer Oberfläche. Ihr Profil wird von der Bedienungsperson als Funktion einer Variablen eingestellt, die mit der Qualität der Bahn verbunden ist, wie z. B. das Temperaturprofil über dem Walzenspalt, die Dicke der Bahn nach dem Kalandrieren usw. Der Mechanismus für das Einstellen der Oberfläche und die Techniken zur Steuerung der Einstellungseinrichtungen sind im Stand der Technik bekannt, wie z. B. in der US-PS 4 327 468 und 4 480 537 geoffenbart, wobei letztere auf den Inhaber der vorliegenden Anmeldung übertragen ist und auf die im vorliegenden Zusammenhang Bezug genommen wird. Kurz gesagt, besitzt der Mechanismus ein hydraulisches Servosystem mit einer Pumpe zum Zuführen von Öl zu ausgewählten Elementen (40), um das Profil der kalandrierenden Oberfläche (42) der nachgiebigen Rolle zu ändern.As shown in Fig. 4, the compliant roller is a variable surface roller. Your profile is set by the operator as a function of a variable related to the quality of the web, such as B. the temperature profile over the nip, the thickness of the web after calendering, etc. The mechanism for adjusting the surface and the techniques for controlling the adjustment devices are known in the art, such as. See, for example, U.S. Patents 4,327,468 and 4,480,537, the latter of which is assigned to the assignee of the present application and which is incorporated by reference. In short, the mechanism has a hydraulic servo system with a pump for supplying oil to selected elements (40) to change the profile of the calendering surface (42) of the compliant roll.

In Betrieb werden die Stahlwalzen (18) und (22) auf die gewünschte Temperatur von ungefähr 177 bis 200 °C (350 - 400 °F) vorgeheizt. Die Bahn wird dann durch die Walzenspalte geführt und der Stahlwalze und den nachgiebigen Walzen ausgesetzt, um sie so zu glätten und dabei den Glanz und die Glätte der Bahnoberfläche ohne beträchtlichen Verlust am Körper zu verbessern. Die Dichte wird im wesentlichen konstant gehalten, und zwar aufgrund der Fähigkeit der nachgiebigen Walze sich den Änderungen der Bahn anzugleichen und Bahnänderungen auszugleichen. Diese Fähigkeit wird durch die Verwendung von nachgiebigen Walzen mit veränderbaren Oberflächeneinstellungsmöglichkeiten auf ein Optimum gebracht. Die sich ergebende Bahn hat einen hohen Glanz und hohe Glätte, einen guten Körper, konstante Dichte und von gleicher Wichtigkeit, eine Marmorierung ist nicht feststellbar.In operation, the steel rollers (18) and (22) are preheated to the desired temperature of approximately 177 to 200 ° C (350-400 ° F). The web is then passed through the nips and exposed to the steel roller and the compliant rollers so as to smooth them while improving the gloss and smoothness of the web surface without significant body loss. Density is maintained substantially constant due to the ability of the compliant roll to adapt to web changes and compensate for web changes. This ability is brought to an optimum by using flexible rollers with changeable surface adjustment options. The resulting sheet has a high gloss and smoothness, a good body, constant density and of equal importance, marbling is not detectable.

Die Erfindung ist auf die gezeigten und dargestellten Ausführungsformen nicht beschränkt und kann ohne weiteres abgeändert werden. -5-The invention is not restricted to the embodiments shown and illustrated and can be modified without further ado. -5-

Claims

No. 390,287 PATENT CLAIMS 1. A method of calendering a paper web to obtain a high gloss, smooth web of substantially constant density and with minimal marbling, which method provides at least one nip for each surface of the web to be calendered to form the Roll gap a steel roller and a compliant roller are used and the web is passed through each nip, characterized in that a) that to compensate for web changes, roller wear, hot spots and the like. The profile of the compliant roller by a hydraulic servo system with a pump for Feeding oil to selected roller elements changes to ensure a substantially constant web density and substantially eliminate marbling, and b) heating the steel roller to a temperature of at least 177 ° C sufficient to remove the surface fibers in the Deform paper web, however is less than the temperature necessary to deform the inner fibers, leaving the inner fibers relatively cooler and substantially unchanged.

2. The method according to claim 1, characterized in that the steel roller is heated to a temperature in the range of 177 to 204 ° C.

3. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, in order to achieve a high-gloss, smooth web of substantially constant density with minimal marbling, at least one nip being provided for the passage of the web to be calendered and the nip through a steel roller and a resilient roller is formed, characterized in that the resilient roller (20) has a changeable profile and the steel roller (18) is heatable. 2 sheet drawings